殘余應力對有沖孔高強度鋼板疲勞強度的影響

殘余應力對有沖孔高強度鋼板疲勞強度的影響

在10%和25%的間隙（圖1）下對抗拉強度分別為540MPa和780MPa的高強度鋼板進行沖壓，研究殘余應力對有沖孔鋼板反向彎曲疲勞強度的影響。

圖1

研究結果有以下幾點。①在鋼板沖孔側壁和附近會產生拉伸和壓縮殘余應力：拉伸殘余應力出現在孔邊緣和孔斷裂區；而壓縮殘余應力出現在孔拋光區和孔邊緣毛刺附近的表面。②在823K下對有沖孔的試樣進行1h熱處理，降低孔周圍的殘余應力，并提高試樣的疲勞強度。在抗拉強度為540MPa的鋼板中，25%間隙沖壓鋼板的疲勞強度高于10%間隙沖壓鋼板。而在拉伸強度為780MPa的鋼中，10%間隙沖壓鋼板的疲勞強度高于25%間隙沖壓鋼板。③觀察兩種類型的疲勞斷裂面。一是斷裂面，其中主疲勞斷裂面的裂紋開始處位于沖壓孔的側面，在間隙為10%、抗拉強度為540MPa的鋼中能夠觀察到。二是斷裂表面，其中主疲勞斷裂面中的裂紋起始位置在孔的斷裂區域處，在間隙為25%、抗拉強度為540MPa的鋼板和間隙分別為10%和25%、抗拉強度為780MPa的鋼板中都能觀察到。④對間隙為10%，抗拉強度為540MPa的鋼板進行沖壓，其熱處理后由于側邊拉伸殘余應力的降低，其疲勞強度增加。而對間隙為25%、抗拉強度為540MPa的鋼板進行沖壓，以及對間隙分別為10%和 25%、抗拉強度為780MPa的鋼板進行沖壓，其熱處理過程中拉伸殘余應力的降低會導致結構的疲勞強度增加。⑤根據循環負荷后殘余應力和疲勞裂紋起始處的極限抗拉強度，利用改進的古德曼關系來估計殘余應力對邊緣疲勞極限的影響。

刊名：International Journal of Fatigue（英）

刊期：2015年第80期

作者：Tsuyoshi Shiozaki et al

編譯：趙喚